Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Матеріали високої електропровідності
До найбільш поширених матеріалів високої провідності належать мідь, алюміній та їхні, сплави. МІДЬ. Широке застосування міді як провідного матеріалу пов’язане з певними її перевагами порівняно з іншими провідниковими матеріалами. Завдяки малому питомому опорові (лише срібло має менше його значення), доволі високій механічній міцності, задовільній стійкості до окислення й легкості паяння та зварювання, мідь має широке застосування в техніці. Мідь здобувають шляхом переплавлення сульфідних руд з обов’язковим процесом електролітичного очищення. Мідні болванки ва- гою до 90 кг гарячим прокатуванням переробляють на катанку діаметром 7,2 мм, а потім холодним протягуванням переробляють на дріт потрібних діаметрів аж до 0,002 мм. Мідь у техніці застосовується двох марок: М1 (99,9 % чистої міді; 0,1 % домішок, в тому числі кисню не більше за 0,08 %); М0 – містить лише 0,05% домішок, в тому числі кисню не більше 0,02%. При холодному оброблянні здобувають твердо тягнуту мідь МТ, яка має підвищену міцність при розтягуванні й підвищене значення питомого опору. Якщо мідь МТ нагріти до сотень градусів із подальшим її охолодженням за відсутності повітря (відпал), то дістають мідь марки ММ. Мідь ММ є пластична, має невелику міцність, підвищений коефіцієнт довжини перед розриванням і більш високу питому провідність. Вплив відпалу на механічні та електричні параметри міді наведено на рис. 2.11. CТАНДАРТНА МІДЬ у стані відпалу за 20°С має питому провідність 58МСм/м, тобто ρ = 0,017241 мкОм м. Нормативні властивості МТ і ММ (а також для порівняння алюмінієвого дроту АТ і АМ) наведені в таблиці 2.1. Мідь МТ застосовують там, де потрібна висока механічна міцність, твердість і протистояння стиранню (для контактних проводів, для колекторних пластин). Мідь ММ іде на виготовлення обмоткових та кабельних провідників, де потрібні гнучкість та пластичність. Мідь – дорогий і дефіцитний матеріал, тому її все частіше замінюють на алюміній. СПЛАВИ МІДІ. Для дістання провідникових матеріалів з підвищеними механічними показниками до міді додають різні домішки. Такі сплави називають бронзами чи латунями. Вводячи в мідь кадмій чи берилій, дістають кадмієву чи берилієву бронзи з високим значенням δρ до 1200 МПа і 1350 МПа відповідно названим типам бронз, з яких виробляють струмопровідні пружини, контактні проводи та інше.
ЛАТУНЬ – це сплав міді з цинком з високим відносним подовженням, який використовують для виробництва різних деталей шляхом штампування і для виготовлення струмопровідних деталей. АЛЮМІНІЙ – це другий після міді провідниковий матеріал, який приблизно в 3,5 рази легше за мідь. Він має в 1,63 рази більше значення питомого опору і для виготовлення алюмінієвого проводу з електричним опором, що він дорівнював би мідному, його діаметр повинен бути в разів більше за діаметр мідного проводу. Таким чином, якщо габарити не мають суттєвого значення, то заміна міді на алюміній дає виграш у масі вдвічі. Тому для виготовлення проводів однакової електропровідності за заданої довжині алюміній буде вигідніше за мідь, якщо тона алюмінію дорожче за тону міді не більше, ніж у два рази. В електротехніці використовують алюміній з домішками не більше за 0,5% марки А1. Більш чистий алюміній (домішки до 0,03%) марки АВ00, використовують для виготовлення фольги та корпусів оксидних конденсаторів. Прокатування, протягування та витягування алюмінію мають такий самий вплив, як і при виготовленні міді. З алюмінію прокатують тонку фольгу (до 6 – 7 мкм), з якої виготовляють електроди паперових та плівкових конденсаторів. Властивості твердого й м‘якого алюмінієвого дроту наведено в таблиці 2.1. Алюміній в повітряних умовах окислюється й покривається тонкою оксидною плівкою з підвищеним електричним опором, яка захищає його від подальшої корозії і називається оксидною ізоляцією. Такі плівки можна виробити штучно – шляхом термічного обробляння. Якість оксидної ізоляції оцінюють об’ємним коефіцієнтом оксидування, який дорівнює відношенню об‘єму оксиду до об’єму металу, який увійшов до оксиду. , (1) де М – молекулярна маса оксиду; ρM – густина металу; n – кількість атомів металу, які увійшли до молекули оксиду; А – атомна маса металу, ρ0 – густина оксиду. При k > 1 шар оксиду на металі має суцільне покриття, а якщо k < 1, то суцільне покриття дістати неможливо. Наприклад, для алюмінію Al2O3 маємо: А = 26,97; ρM = 2,7 Mr/м3; М = 101,91; n = 1; ρ0 = 3,2 Mr/м3, тобто за формулою (1) k = 1,6.
Завдяки оксидній плівці збільшується перехідний опір в точках контакту алюмінієвих дротів, це робить неможливим їхнє спаювання у звичайних умовах. Тому для паяння алюмінію застосовують спеціальні пасти – припої або спеціальні ультразвукові паяльники. В точках з’єднання алюмінію й міді можлива гальванічна корозія. Якщо на область контакту впливає вологість, то виникає гальванічна пара з високим значенням ЕРС, причому полярність цієї пари така, що струм тече від алюмінію до міді, а алюміній руйнується корозією. АЛЮМІНІЄВІ СПЛАВИ мають підвищену механічну міцність, наприклад, АЛЬДРЕЙ (його складові 0,5% Mg; 0,7 Si; 0,3 Fe останнє Al). Після спеціальної термічного обробляння у альдреї виникає сполука Mg2Si, яка додає сплавові високої механічної характеристики, а саме: густина 2,7 Mr/м3; σρ = 350 МПа; Δ l / l = 6,5 %; αρ = 23·10-6 к-1; ρ = 0,0317 мкОм·м; αρ = 0,0036 к-1. Отже, альдрей має легкість алюмінію і приблизно його електропровідність, а за механічною міцністю наближається до твердотягнутої міді. СТАЛЕАЛЮМІНІЄВИЙ ПРОВІД використовують у лініях електропередач. Він має таку конструкцію. Осердя звитих сталевих проводів зверху обвивається алюмінієвим дротом. Таким чином, механічна міцність визначається стальним осердям, а електрична провідність визначається алюмінієм. ЗАЛІЗО (СТАЛЬ) – найбільш поширений і дешевий провідниковий матеріал, до того ж підвищеної механічної міцності і з підвищеним питомим опором в порівняно з міддю (ρ близько 0,1 мкОм·м). Відносно недоліків сталі слід зауважити, що вона має малу стійкість до корозії, і тому її поверхню покривають більш стійким матеріалом, наприклад, цинком. За змінного струму в сталі спостерігається поверхневий ефект (скін ефект), завдяки якому активний опір сталевих провідників збільшується порівняно з постійним струмом, тому що з підвищенням частоти струму останній виштовхується на поверхню проводу. Крім того, за змінного струму в сталевих провідниках збільшуються втрати міцності на гістерезис. В техніці використовують м‘яку сталь з домішками вуглецю до 0,15%, яка має межу міцності при розтягуванні σρ=700–750 МПа, відносне збільшен-ня довжини перед розриванням Δ l / l = 5–8 разів меншу порівняно з міддю. БІМЕТАЛ використовують для зменшення витрат кольорових металів в провідниках, коли стальний провід покривають тонким шаром міді за доброго з‘єднання міді та сталі по всій довжині проводу. Для виготовлення біметалу існує два способи: гарячий та холодний. Сутність гарячого способу полягає в тому, що стальну болванку вставляють у центр форми, а потім у існуючу порожнину форми заливають розплавлену мідь. Після охолодження біметалевої болванки її прокатують до потрібного діаметра, а потім способом холодного волочіння виготовляють біметалевий дріт потрібного діаметра. Холодний (електролітичний) спосіб полягає в тім, що на стальний дріт, який пропускають через ванну з розчином мідного купоросу, мідь рівномірно осідає. Це більш дорогий спосіб, тому що потребує значних витрат електроенергії і він не забезпечує доброго зчеплення міді та сталі. Біметал має механічні та електричні характеристики, проміжні поміж характеристиками чистого мідного і чисто стального провідників такого самого перерізу, але механічна міцність біметалу більша ніж у міді, а електрична провідність, навпаки у біметалу менша, ніж у міді. Поверхневий шар міді за підвищених частот змінного струму збільшує електропровідність, тому що струм виштовхується на поверхню проводу, а електропровідність міді більша ніж у сталі. Крім того, мідь захищає сталь від корозії.
Біметалевий дріт випускається із зовнішнім діаметром від 1 до 4 мм, причому мідь становить не менше 50% повної маси дроту. Розривне зусилля (на повний переріз дроту) від 550 … 700 МПа, а підвищення довжини до моменту розриву Δ l / l не більше 2%. Опір 1 км біметалевого дроту постійному струмові (при 20° С) в залежності від діаметру становить 60 Ом/км (при 1 мм) до 4 Ом/км (при 4 мм). Такий дріт використовують на будівництві ліній зв’язку, ліній електропередачі.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 492; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.190.159.10 (0.007 с.) |